探究实验室医用离心机的转速校准
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作者:杨馥源
【关键词】实验室医用离心机；转速；校准；测量方法
1 引言
医用离心机是在医疗和化学行业中常见的计量器具，其被广泛应用于化验室、检验科、微生物实验室等，因此对医用离心机的计量校准具有非常重要的意义。在医用离心机的众多检测参数中，衡量医用离心机分离性能的重要指标之一是医用离心机的转速。由于实验室对医用离心机转速的要求不同，选择的医用离心机也不同。根据医用离心机的转速进行分类则可以分为常速医用离心机、高速医用离心机和超高速医用离心机三种。实验人员在使用过程中要注意转速的设定不能超过该医用离心机的最高转速，以保证机器的安全运转，并且在机器运转的过程中，不能擅自打开盖门，以免发生安全事故。
本文参照YY/T 0657―2017《医用离心机》行业标准和医用离心机地方校准规范，主要介绍了实验室医用离心机转速的测量方法以及转速问题的排查方法，重点讲述了实验室医用离心机转速的校准方法，并根据不同的校准方法应用到实际的校准工作中，希望能对相关的工作人员有所帮助。
2 实验室医用离心机转速的测量原理分析
在医用离心机转速测量上，实验人员根据医用离心机的外形结构不同，将其分为无盖型医用离心机和有盖型医用离心机，有盖型医用离心机又分为盖上带有机玻璃和盖上无有机玻璃两种。无论是无盖型医用离心机还是有盖型医用离心机，它们都带有锁定机构，在检测过程中都不允许擅自打开盖子，否则有可能会发生安全事故。不同类型的医用离心机的转速测量方法不同，因此我们应具体情况具体分析，从而采用更合适的测量方法。
2.1 无盖型医用离心机转速的测量方法
测量无盖型医用离心机转速时，首先选择一块反光纸，将其牢固地贴在医用离心机的转轴上。传感器的光源会向被测试的转轴发出光线，光线通过透镜入射到转轴上。当转轴转动起来后，反射率就会发生变化。反射率变大时，光敏元件上就会发出一个脉冲信号；反射率减小时，则没有脉冲信号。反光与不反光轮流出现，光敏元件所接收的脉冲信号经过放大整形后输出整齐的信号，计数装置对信号进行计数，根据计数情况便可以测出转轴的转速。
2.2 有盖型医用离心机转速的测量方法
2.2.1 具有有机玻璃的医用离心机
医用离心机的盖上有有机玻璃时，在医用离心机的转轴上选择合适的位置贴上反光纸，利用光电传感器通过有机玻璃观察反射信号。按照要求设置医用离心机的转速，然后启动医用离心机，等医用离心机的运转趋于平稳时，测速仪就会显示医用离心机的实际转速。
2.2.2 不具有有机玻璃的医用离心机
医用离心机的盖上无有机玻璃时，实验人员可以采用专业的测速传感器进行转速的测量。该测速传感器上有可以弯曲的螺旋支撑杆和强力磁钢。实验人员利用磁钢对机体的引力将其固定在上盖的内侧，传感器与转动轴上的反射记号相对，用支撑杆接收电源和控制信号以及测量信号，将数据引出并连接到测速装置。操作完成后按照要求设定医用离心机的转速并启动机器，等到医用离心机的运转趋于平稳时，测速仪就会显示医用离心机的实际转速。
3 医用离心机转速问题的解决措施
3.1 检查医用离心机的转子
医用离心机按照转子的不同可以分为水平转子医用离心机和角转子医用离心机。水平转子医用离心机在正常运转时，吊篮是处于水平状态，和转轴成直角，并且两端平衡，一旦出现不平衡时就会造成转速出现问题。因此在医用离心机出现转速问题时，首先要检查其转子是否配平。角转子医用离心机与水平转子医用离心机相比，其转子重心低、寿命长、容量大、转速高，而且能承受的离心力特别大。实验人员在检查角转子医用离心机时要注意其是否受到外溢样品的腐蚀，造成转子不平衡而影响转速。由于转子而导致的医用离心机转速问题是可以避免的。技术人员在操作时要注意样品的比重，避免出现转子动平衡失调的现象，液体装样时务必要做好密封工作，避免液体溢出影响转子质量。
3.2 检查医用离心机的控制电路
电路是一切电气设备运行的基础，若电路发生故障会造成医用离心机的转速不符合要求，因此，在医用离心机出现转速问题时，实验人员首先要检查医用离心机的电源线、插座和插头是否连接正常、有无损坏，若有损坏应及时进行更换，该步骤最容易解决；其次是对变阻器和继电器等容易损坏的零件进行检查，如果存在问题要及时修理或更换；再次是检查空气开关、变压器和整流器等零部件是否存在问题，如果空气开关的规格不符合医用离心机的电源要求，会造成电路突然断电，影响转速，甚至影响医用离心机电机的使用寿命；最后是检查电路的核心控制单元，该步骤也是最专业的，需要专业人员在一定的电子仪器辅助下进行检修、诊断、故障排除，从而使医用离心机达到良好的状态。
3.3 检查医用离心机的电动机
医用离心机最重要的零部件就是电动机。如果电动机出现故障，可能会造成医用离心机剧烈的震动而且会产生特别大的噪声，或者是低速挡无法启动，这些都会影响医用离心机的正常使用。医用离心机的电动机可以分为带炭刷电动机和无炭刷电动机两种，目前大多数实验室都使用无炭刷电动机。当医用离心机转速达不到设定转速时，实验人员要先检查轴承是否存在上锈或被腐蚀的情况，根据情况采取修理或更换的解决措施。如果是电刷电动机，还要检查电动机整流子和电刷是否合适，是否需要更换电刷。同时，实验人员要定期对医用离心机的电动机等配套备件进行保养，清理油泥并添加润滑油，该方法在一定程度上会延长电动机的使用寿命。
4 医用离心机转速的校准方法分析
4.1 使用光电式加速度进行校准
参照YY/T 0657―2017《医用离心机》行业标准和各地的地方校准规范，当低速医用离心机的转速不符合要求时，可以使用光电式加速度计进行校准。将已经校准的光电式加速度计固定在医用离心机的转臂上，光电式加速度计的敏感轴和转臂相重合，然后调整医用离心机的转动速度，转速不同得到的向心加速度也不同。
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利用光电式加速度计校准的方法适合长臂医用离心机，测得的误差相对较小。该方法不适合小转盘医用离心机，会出现很大的误差。而且该方法增加了转轴的重量，造成转轴不平衡，会影响医用离心机的振动，高速转动时甚至会损坏医用离心机，因此，实验人员可以选择安装两只光电式加速度计，平衡转轴，以保证校准质量。
此N方法原理简单，测量精度较高，但是存在安装和拆卸不方便的缺点，所以该方法更多适用于校准低转速和空间比较大的医用离心机。
4.2 采用位置旋转法进行校准
位置旋转法是将需要校准的传感器放置在医用离心机上进行两次校准。第一次校准是将传感器固定在医用离心机的转臂上，启动医用离心机，当医用离心机稳定旋转时，传感器所接收的向心加速度是恒定的，然后输出相应的电压。实验人员不断地调整医用离心机的转速，电压的输出也在不断变化，然后根据校准公式进行计算和校准。第二次校准时传感器的位置不变，只是将其沿着敏感轴半径的方向旋转180°，其余的检测步骤和第一次校准相同，最终达到调节转速的目的。
此种方法相对比较简单，并且能够消除系统误差，是推荐的医用离心机校准方法之一，但是该方法测量过程烦琐，会受到医用离心机空间的限制。
4.3 采用振动法进行校准
区别之前描述的光电式加速度计校准方法，振动法与其的最大不同是传感器不是放置在医用离心机内，而是将振动传感器采用粘贴或吸附的方式固定在医用离心机的外壳上。在医用离心机的任意转臂位置上放入两个不同质量的试管，两个不同质量的试管在高速旋转过程中，会产生周期性的离心力，周期性的离心力通过特定的电路会转化为易于识别的周期性的电信号，该电信号可被振动传感器识别，振动传感器识别信号即为医用离心机的转速。
通过比较光电式加速度计和位置旋转法校准方法，此种方法省去在医用离心机内安装和拆卸振动传感器的烦琐过程，同时在一定程度上避免了因传感器旋转坠落的安全隐患。该方法适合于各转速的医用离心机，同时测量精度高，是目前医用离心机转速测量中的最佳方法。
5 医用离心机转速校准方法的具体应用
根据不同类型、不同转速的医用离心机，采用上述方法对医用离心机转速进行检测。实验室医用离心机的速度校准方法是先将医用离心机进行空载运转，当其达到最大转速范围时选择三个设定值，分别进行三次测量，并记录下转速示数和校准用校准装置的示数，再根据相关公式进行计算，保证其符合医用离心机校准规范或行业标准的要求。
如果医用离心机出现升降速度的问题，实验人员首先要将医用离心机调到最大转速，然后用电子秒表开始计时，当医用离心机启动时，测量出医用离心机从0 转速升到最高转速所用时间，当医用离心机的转速趋于平稳时，记录下时间。同理继续测量医用离心机从最高转速降到0 转速时所需要的时间，然后进行校准，校准结果符合相关要求即可。
6 结语
综上所述，实验室中所使用的医用离心机种类很多，每种医用离心机的构造都不同，因此在出现转速不准确的问题时，计量校准人员要根据实际情况采取相应的措施，保证医用离心机可以正常使用。
造成医用离心机转速达不到设定要求的因素有很多，如环境因素、电路因素或电动机故障等，因此，实验人员要注意医用离心机的安装顺序，在使用过程中要严格遵守使用规则，定期对其进行保养和检修，避免安全事故的发生。实验人员要保证实验室的卫生环境，完善医用离心机的使用保养制度。计量校准人员要对校准中存在的问题进行总结分析与排除，从而保证医用离心机的工作质量。
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